某仿古民國建筑改造前安全評定

祖萍萍，渠延模，袁小軍，宗海峰，趙昱喬，沈古城

（1.江蘇省建筑科學研究院有限公司，江蘇 南京 210008；2.江蘇省建筑工程質量檢測中心有限公司，江蘇 南京 210033）

0 引言

仿古民國建筑作為南京歷史文化名城的重要組成部分，是結合了現代建筑技術建造的中國傳統式建筑。南京民國建筑不僅數量眾多，而且涉及政治、經濟、文化、社會生活等各個方面［1］。民國建筑經過半個多世紀的使用，多數已超過正常使用年限，為保證民國建筑能夠安全使用，對超限使用的民國建筑進行安全性檢測鑒定及加固是非常必要的。

由于時代特點，民國時期的鋼筋混凝土建筑不同于現代鋼筋混凝土建筑，在材料性能、計算方法和構造設計上均不能同現代混凝土建筑相提并論［2］。民國建筑建造時鋼筋基本采用方鋼，所使用的混凝土由水泥、砂子、石子按照一定的配合比人工拌制而成，抗壓強度大多低于現代建筑最低要求，墻體基本采用青磚、砂漿砌筑。經過長時間的使用，鋼筋銹蝕、混凝土碳化、木材開裂腐朽等一系列問題相繼出現，此時對民國建筑進行安全性檢測鑒定，并根據鑒定結論進行改造加固，增加其正常使用年限，以科學有效地保護民國建筑是非常必要的。本文以某高校會議樓安全性檢測實例為例，講述在保護文物的前提下，對仿古民國建筑進行改造前檢測鑒定。

1 工程概況

南京某高校會議樓建造于 20 世紀 20 年代左右，由建筑大師亨利·墨菲和呂彥直設計，陳明記營造廠承建，期間進行過一次裝修改造。該會議樓建造年代久遠，設計圖紙不完整，修繕資料缺失，為保證會議樓后續的安全使用，故對其進行加固改造前安全性檢測鑒定。

該樓主體結構為地下 1 層、地上 2 層（局部 3 層）磚木結構，主要采用磚墻、磚柱、混凝土梁、木梁、三角形豪式木屋架共同承重，樓面采用現澆板，局部 3 層樓面采用“竹格柵+草灰+素混凝土”，屋面為仿歇山式屋頂，屋面采用“木屋架+木檁條+木望板+瓦片”，每榀屋架上弦、下弦、斜腹桿均為木材，豎桿為圓鋼，連接夾板采用鋼板或木板。該樓基礎采用條形放大腳磚基礎，設有毛石墊層，地下 1 層凈高為 2.4 m，地上 1 層凈高約為 3.9 m/3.1 m，2 層凈高約為 6.5 m（檐口）、11.3 m（屋脊）/3.1 m，3 層凈高約為 2.0 m（檐口）、6.5 m（屋脊），主樓外觀照如圖 1 所示，1 層、2 層建筑平面示意圖如圖 2、圖 3 所示。

圖1 會議樓外觀照

圖2 會議樓 1 層平面示意圖

圖3 會議樓 2 層平面示意圖

2 檢測鑒定

在保護文物的原則上，首先從調查會議樓的現狀開始，包括對結構形式、結構布置以及結構作用等方面進行調查，同時繪制結構平面布置圖，其次從地基基礎、構件截面尺寸、材料強度等方面對該會議樓主體結構進行詳細檢測，根據實際檢測數據建立模型，對結構進行承載能力分析，最后評定該會議樓安全性等級，并給出加固改造建議。

2.1 地基基礎檢測

由于現場環境復雜，開挖基礎破壞較多，因此未對該會議樓進行基礎開挖檢測。經現場檢查：該會議樓地基基礎較為穩定，未發現底層承重墻體有不均勻沉降引起的裂縫、變形和位移現象。

2.2 房屋整體傾斜檢測

由于現場條件限制，僅對該會議樓東西角傾斜進行檢測，經檢測：東西角傾斜率為 1.5 （偏東方向），符合相關規范要求［3］，即當多層房屋高度 Hg≤24 m 時，整體傾斜的允許值為 4 。

2.3 構件截面尺寸檢測

現場鑿除構件表面裝飾層，分別抽取部分磚墻、磚柱、混凝土梁、木梁、三角形豪式木屋架等構件進行截面尺寸檢測，經檢測：1 層大廳內圓柱直徑約 300 mm，2 層樓面梁寬 200～300 mm，梁高 450～650 mm，室外墻體厚度為 410 mm，部分 2 層樓面板厚 92 mm、172 mm。

同時，對 1 層大廳圓柱、樓板進行破損，驗證其組成材料。經驗證：1 層大廳內完整圓柱均為混凝土柱，半圓形柱均為磚柱。檢測過程中發現局部 3 層樓面板采用“竹格柵+草灰+素混凝土”，其余均為現澆板。

2.4 混凝土構件配筋檢測

結合現場實際情況，抽取部分混凝土構件，采用鋼筋掃描儀對混凝土構件配筋情況進行檢測，經檢測：所抽取的混凝土柱、梁構件均配置縱向受力鋼筋，其中 1 層圓柱沿高配置箍筋，間距約 300 mm；1 層大廳樓面橫向梁均未設置箍筋，（C-F）軸區域縱向梁端有加密箍筋，間距約為 150 mm，跨中間距約為 300 mm，輔樓區域 2 層樓面梁均僅在梁端設置箍筋，跨中未設置箍筋；2 層樓面板板底雙向設置分布筋。

同時采用破損法檢測混凝土構件的縱向受力鋼筋直徑，經檢測：所抽取的混凝土圓柱采用方鋼，規格為16 mmh 16 mm；2 層樓面梁縱向受力鋼筋也采用的方鋼，截面寬度為 14～25 mm，箍筋均采用圓鋼，直徑為6～8 mm；2 層樓面板采用 10 mm 左右圓鋼。

此外，測得混凝土梁鋼筋保護層厚度約為 20～45 mm，混凝土板鋼筋保護層厚度約為 16～25 mm。

2.5 材料強度檢測

根據現場實際情況，抽取部分混凝土梁構件鉆取混凝土芯樣，加工后進行混凝土芯樣抗壓強度檢測，得出混凝土芯樣強度，經檢測：該會議樓混凝土強度等級最小值為 10.8 MPa。鉆取芯樣后，在孔內進行混凝土碳化深度測試，經測試：所抽取的混凝土柱、梁構件的碳化深度均＞8 mm，部分碳化深度超過鋼筋保護層厚度。

基于減少破壞面的原則，在地下室裸露鋼筋位置截取一根 14 mmh 14 mm 方鋼進行抗拉強度檢測，所截取的方鋼拉伸曲線如圖 4 所示，根據試驗數據得出：方鋼屈服強度約為 240 MPa，極限強度約為 325 MPa。

圖4 鋼筋拉伸曲線圖

該會議樓墻體磚、砌筑砂漿普遍存在粉化現象。經現場檢測：砂漿強度等級綜合評定為 1.3 MPa，磚強度等級綜合評定為 7.4 MPa。

2.6 木屋架傾斜檢測

該會議樓由北側輔樓、主樓及南側輔樓組成，其中南側、北側輔樓各設 3 榀木屋架，主樓共設 6 榀木屋架，抽取部分木屋架豎向桿件進行木屋架傾斜檢測，最大傾斜為 29 mm。

2.7 構造措施檢測

現場采用鋼筋探測儀對該會議樓圈梁、構造柱等構造措施進行檢測，經檢測：該會議樓外墻四角以及縱橫墻交接處未設置構造柱，近屋檐墻體設置混凝土圈梁。

2.8 缺陷及損傷檢查

該會議樓個別木雀替存在松動現象，所抽檢木屋架的多處上弦桿與上弦桿、斜腹桿、豎桿連接處有裂縫，鋼桿件、螺栓、鋼板表面均有銹蝕現象，輔樓木屋架與木檁條連接處檁托受潮較為嚴重，表面有明顯受潮痕跡。

該樓地面以上混凝土構件鋼筋均有輕微銹蝕現象，混凝土碳化深度均大于鋼筋保護層厚度；地下室混凝土構件鋼筋銹蝕情況嚴重，混凝土外觀質量較差，表面存在多處石子外露，個別混凝土構件表面混凝土剝落，鋼筋外露且銹脹，碳化深度遠大于鋼筋保護層厚度；墻體表面存在風化現象，砌筑砂漿存在明顯粉化現象，北側矮墻處有一處裂縫；木屋架有不同程度的開裂現象，木望板表面存在輕微腐朽痕跡，近博風板處存在明顯滲漏痕跡，該處木望板腐朽較為嚴重。木構件中均未發現明顯蟲蛀現象。

2.9 承載能力驗算

根據實際檢測數據，利用 PKPM 建立計算模型，對該會議樓的墻體、混凝土梁板承載能力進行驗算。結構布置、構件截面尺寸等按照實際檢測數據取值，屋面恒載取值 2.0 kN/m2，不含自重，活載取 0.5 kN/m2；樓面恒載按實測取值，活載取 2.0 kN/m2。混凝土強度取 10.8 MPa，結合同一時期民國建筑的鋼筋強度值，鋼筋的抗拉強度取 220 MPa，磚強度取 7.4 MPa，砌筑砂漿強度取 1.3 MPa。經過計算分析，部分墻體、混凝土梁板承載能力不滿足安全要求。

2.10 鑒定結論及建議

根據實際檢測數據，依據 GB 50292－2015《民用建筑可靠性鑒定標準》的有關規定［3］，南京某高校會議樓的主體結構安全性評定為 Csu。

由于地基基礎已使用近百年，上部結構無明顯不均勻沉降引起的損傷，因此無須加固基礎，建議置換“竹格柵+草灰+素混凝土”樓面板，對承載能力不滿足的混凝土構件進行加固補強措施，對存在露筋、開裂等損傷現象的結構構件進行修復或加固處理。

3 結語

1）南京某高校會議樓建成已近百年，為了保證會議樓正常使用，對其進行改造前的檢測鑒定。由于建造年代久遠、建筑資料缺失，本文中仿古民國建筑的檢測工作首先從查清結構體系，確保結構傳力路徑明確，其次對截面尺寸、材料強度、鋼筋配置等進行檢測，結合實際檢測數據，建立模型，計算仿古民國建筑主體結構承載能力，最后，綜合評定民國建筑安全性等級，并給出加固改造建議。

2）作為民國時期的首都，南京至今還保存很多民國建筑。隨著時間的推移，建筑物也逐漸暴露出各種問題，為了更好地留存此類建筑物的風貌，對民國建筑物進行加固改造勢在必行。不僅需要考慮建筑物的安全性，抗震性、耐久性的檢測鑒定也應深入進行。Q